换一批围塌陷期股骨头坏死髓芯减压陶瓷棒置入的有限元分析
Finite element analysis of core decompression with ceramic rod implantation in osteonecrosis of the femoral head during the peri-collapse stage
摘要背景:β-磷酸三钙生物陶瓷棒的弹性模量与正常骨组织较为接近,并且展现出卓越的生物兼容性和力学特性,可作为髓芯减压后股骨头内部的支撑材料.但目前股骨头坏死及陶瓷棒置入后股骨头相关应力位移变化情况等生物力学相关研究较少.目的:探究围塌陷期股骨头坏死治疗过程中髓芯减压陶瓷棒置入对股骨头生物力学的影响.方法:筛选围塌陷期股骨头坏死髓芯减压陶瓷棒置入患者19例共 21髋,获取术前术后影像学资料.在Mimics 21.0软件中载入患者髋关节CT图像,构建出股骨头的三维模型,创建包含皮质骨和松质骨的股骨近端整体模型,以及股骨近端松质骨模型.再将患者的术前MRI影像资料导入,运用图形匹配技术,制作坏死灶模型,并以.stl格式保存,将其转移到Geomagic 2012软件中,进行光滑和精确曲面处理.随后在SolidWorks 2021软件中进行陶瓷棒设计并建模,导入相关模型进行装配和布尔运算,确保干涉检查无误后,利用ANSYS 2021软件计算并观察单足站立及行走后蹬阶段股骨头负重区、坏死区应力及位移情况.结果与结论:①股骨头承受最大应力的区域位于坏死部分的前外侧上方,在单足站位时,术后负重区及坏死区应力值较术前显著降低(P<0.05),股骨头塌陷值(负重区位移值)较术前降低(P<0.05);②在行走后蹬阶段,随着所受载荷的增加,术后负重区及坏死区应力值及股骨头塌陷值(负重区位移值)均有所增加,但仍低于术前(P<0.05);③提示髓芯减压联合陶瓷棒置入有助于降低股骨头表面负重区域的负荷,使负重区域的应力得到有效分散,载荷部分向股骨矩方向传递,改善局部应力集中状态,有效支撑股骨头以防止进一步塌陷.
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关键词
股骨头坏死围塌陷期陶瓷棒髓芯减压生物力学有限元分析骨科植入物osteonecrosis of the femoral headperi-collapse stageceramic rodcore decompressionbiomechanicsfinite element analysisorthopedic implant
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10.12307/2026.125
发布时间
2026-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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